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石灰碎石和水泥稳定碎石基层的高等级路面建成后，出现了大量不规则或规则的纵向裂缝。通过观察和分析，认为施工期(尤其是早春)的气温是水泥稳定碎石和二灰稳定碎石半刚性路面基层产生裂缝的主要原因。只要合理控制施工现场的最低温度，就能有效减少路面裂缝。
关键字
半刚性基层最低温度裂缝
1前言
随着高等级公路(高速公路、一级公路、二级公路)的大规模建设，二灰碎石、水泥稳定碎石等半刚性基层被广泛应用于高等级路面的基层中。结果每条路修好不到一年就出现大量不规则或规则的裂缝。维修人员用乳化沥青填补裂缝，不仅影响美观，还会降低平整度，甚至影响使用效果。经过作者多年的观察、记录、实验和总结。正反两方面的比较表明，除了引起裂缝的内在因素(尽量减少细粒，增加粗粒，控制颗粒级配，控制水泥用量)外，控制施工现场的最低温度是减少路面裂缝的重要措施。
2温度收缩和干燥收缩引起半刚性材料裂缝的机理
半刚性材料由固相(构成空之间骨架的原料颗粒和它们之间的粘结剂)、液相(存在于固相表面和空间隙中的水和水溶液)和气相(存在于空间隙中的气体)组成。因此，半刚性材料的外观膨胀收缩是三相在不同温度下的收缩。一般气相多与大气相通，对综合响应影响不大，可以忽略。中砂以上的原料颗粒温度收缩小，而粉料颗粒以下的温度收缩大。
半刚性材料的温度收缩与结合料的种类和用量、稳定材料的种类、集料的含量、龄期等有关。
半刚性基层一般在高温季节施工。成型初期，基层内部含水量较大，且未被沥青面层封闭，基层内部水分必然蒸发，产生由外向内的干缩。同时，在环境温度上也存在昼夜温差。因此，半刚性基层在施工初期同时受到干缩和温缩的影响。施工时要控制最低温度，通过提高强度来抵抗干缩和温缩的影响，从而减少或避免裂缝的产生。同时，要注意健康防护。
3工程案例分析
220国道长清至平阴段改建工程，路面结构为:2cm中粒混凝土+3cm粗粒混凝土+15cm二灰碎石(掺2%水泥)+15cm二灰碎石(掺2%水泥)+找平层。由于对旧路基进行了改造，路基状况良好，边沟、排水沟齐全。路基个别下沉、翻浆、坑槽按规定处理，原路基用粘土填筑。2002年3月21日开工，2002年5月1日竣工。施工期多在春季，气温低，雨天多，气温干燥，春风频繁。施工期间，3月21日最低气温5℃，4月2日最高气温29℃，最大温差12℃ (9-20℃)，施工期间交通全封闭，养护用草帘覆盖，洒水车洒水养生。二灰碎石配比为:石灰:粉煤灰:碎石= 5: 15: 80(掺2%水泥)。最大干密度2.03g/cm 3，碎石级配为石屑=40%，5-10碎石=20%，16-31。
及格率% 100 91.6 82.7 61.3 38.6 29 16.8 7.9 0.2
最高通过率是100 100 90 68 50 38 27 20 7。
最低100 90 72 48 30 18 10 6 0
拌和站位于施工路段的中心，沥青路面在基层完成后15天左右铺设。当年10月开始出现横向裂缝，随后出现纵向裂缝。过了一个冬天，第二年3月出现了多条不规则的纵横裂缝。用钻芯机对裂缝进行取芯，芯样裂缝完全断开。施工过程中，芯样在7天内取芯，芯样上部成型，下部破碎。到取芯第15天，虽然可以取出完整的芯样，但芯样表面并不光滑粗糙。笔者认为由于当时气温较低(虽然最低气温达到了5℃的规范要求)，强度上升较慢，基层本身产生的强度不足以克服温差引起的收缩应力，从而产生裂缝。因此，在低温季节施工，温差和温度是产生温度收缩裂缝的关键。在低温季节，容易发生温度收缩。低温施工、厚覆盖养护和延长养护时间是防止温度收缩的关键技术措施。2002年7月21日，308国道济南大乔镇至德州界段改建工程开始铺筑基层，当年9月7日竣工。路面结构为:3cm中粒沥青混凝土+4cm粗粒混凝土+2×15cm二灰碎石(掺2%水泥)+找平层。仅对原路基的沉陷、坑洼、翻浆部分进行处理，分层回填夯实，原路基填料为粉砂。施工期间最低气温11℃(2002年9月7日11-28.1℃)，最高气温36.8℃(9月2日)，日最大温差17.1℃(2002年9月7日11-28.1℃)。覆盖养护草帘，洒水养生，交通封闭良好，卫生及时。石灰与碎石的配合比:石灰:粉煤灰:碎石=7:13:80，最大干密度:2.05g/cm 3，碎石级配:石屑=40%，5-10碎石=20%，16-31.5碎石=40%，碎石值= 16%，骨料筛分条件如下。
及格率% 100 94.2 81.5 57.8 40.9 28.4 17.4 12.1 3.4
规定的及格百分比是100 90-100 72-90 48-60 30-50 18-38 10-27 6-20 0-7
施工期间，取芯5天后芯样基本成型，7天取出的芯样表面非常光滑，当时没有出现裂缝。一年后，省市公路局组织验收组验收，至今两年多，也没有发现裂缝。笔者认为308国道和220国道施工队伍、机械设备相同，材料配合比相似，材料来源相同，结构相似，都是二灰碎石基层。为什么差距这么大？9月平均气温高，有利于力量增加。虽然温差大，但比三月平均气温高。这说明温度收缩主要发生在强度增长初期，最低温度的影响大于最大温差。初始温度低，强度增长慢，强度增长速度不足以克服温差引起的收缩裂缝，所以出现温度裂缝。
2003年6月19日，省道242线刁镇至滨州段改建工程开始铺设基层。路面结构为4m中粒沥青混凝土+6m粗粒混凝土+15cm水泥稳定碎石(5%水泥含量)+16cm二灰碎石(加2%水泥)+16cm12%灰土。原道路的处理是挖出沥青面层，翻起原路基土，碾压，洒水，压平后压实(过厚段分层压实)。原路基填粘性土，必要时改建原排水设施。基地建设时间为2003年6月19日，竣工时间为2003年9月25日。根据我们施工期间观测的气温统计，最低气温12.5℃(9月20日)，最高气温41.3℃(7月15日)，最大温差14.8℃(12.4-27.2℃)，9月21日，养生也是一样。基本上可以让基层表面长时间保持湿润，充分固化。二灰碎石配合比为:石灰:粉煤灰:碎石=3:17:80(掺2%水泥)，最大干密度2.05g/cm3，碎石值16.2%，骨料筛分情况如下:筛孔尺寸37.5 31.5 19.5 4.75 2.36。
及格率% 100 100 83.2 61.1 32.8 24.8 17.9 11.4 3.8
规定的及格百分比是100 90-100 72-90 48-60 30-50 18-38 10-27 6-20 0-7
水泥和碎石的配合比为水泥:碎石=5:95，碎石的配合比为:(1-3):(1-2):(0.5-1):石粉=29:21:21:29。骨料筛选条件为:筛孔尺寸为31.5 26.5 19.5 4.75 2.36 0.0。
及格率% 100 96.4 82.7 51 31.1 21.3 9.8 1.5
规定的及格百分比是100 90-100 72-89 47-67 29-49 17-35 8-27 0-7
由于施工时气温较高，仅用5天时间就取出了完整的二灰碎石芯样，表面平整，无颗粒脱落。水泥稳定碎石完整芯样最快仅用3天取出，表明强度随温度升高而显著增加。施工中及面层铺筑后未发现裂缝，在2004年底省厅组织的竣工验收中被评为优质工程。
以上三个项目结构相似。半刚性结构作为路面基层和底基层，配合比相似，即水泥稳定碎石的配合比为:水泥:碎石=5:95，7天无侧压强度不小于4.0mPa，二灰碎石的配合比为:石灰:粉煤灰:碎石=7:13:80(或5:15:80)2002年上半年竣工的国道220出现大量不规则或规则裂缝， 而2002年下半年竣工的308国道和2003年9月底竣工的242省道，自通车以来从未发现任何裂缝。 排除上述内部因素，外部原因大体相似。主要原因是最低气温的影响。第一条国道220线施工期间最低气温为5℃，第二条国道308线为11℃，第三条省道242线为12.5℃。结果施工期低温出现裂缝，而施工最低温度超过10℃时，第二种和第三种情况均未出现裂缝。原因是温度过低，基层强度增长缓慢，其强度不足以克服温度变化引起的温差应力，导致基层出现各种裂缝。104省道长清至肥城段改建工程于2001年6月27日开始摊铺路面基层，7月31日完成摊铺。路面结构为3cm中粒沥青混凝土+4cm粗粒沥青混凝土+2×15cm二灰碎石(掺2%水泥)+15cm10%二灰土。除局部拓宽外，改建工程基本沿原路线进行，原道路沉陷、坑槽按规定处理。路基边沟、排水沟、排水沟基本完好。原路基填土为粘性土，施工时温度较高。最低气温20.2℃(7月7日)，最高气温39.6℃(7月14日)，最大日温差16.7℃(即7月14日22.9℃-39.6℃)，二灰碎石配合比7: 13: 80，最大干密度2.05。碎石值为16%，搅拌站位于施工路段中心。基层完成后，20天左右铺面层，养护用草帘覆盖。洒水车洒水养护。但由于这条路线经过很多村庄，人口密集，所以这条路是唯一的进出线。虽然是全封闭的，但是车流不断，投入大量人力物力加强覆盖和固化。然而，相当多的地方，尤其是线的中心，经常暴露出来。由于天气干燥、气温高，水分蒸发快，建成通车后不久(2001年10月下旬)就断断续续出现了纵横向裂缝。2002年3月，出现了大量的纵向和横向裂缝，尤其是在下雨的时候。为了防止渗水，用乳化沥青填补裂缝，不仅影响美观，也影响使用。因此，即使在高温季节施工中不存在低温收缩开裂问题，然而
这几年我参与或负责的基层项目也有类似的成果，就不举例了。通过总结近几年的施工经验，我建议最低施工温度控制在8℃以上。只有这样，才能有效避免或减少温度引起的收缩裂缝，避免翻浆、坑槽等各种病害，从而延长路面的使用寿命。当然，加强养护、控制交通、提高压实度、及时摊铺路面、控制0.75mm以下颗粒含量等内外因素也不容忽视。
4结论
温缩和干缩不是温差，而是施工时的最低温度。在平均温度较低的低温施工中，半刚性材料主要是温度收缩。在平均气温较高的高温季节施工时，半刚性材料主要是干缩。施工过程中控制最低温度是有效避免半刚性基层产生裂缝的有效措施。
